МОЛЕКУЛАРНА МАГНЕТИЗАМ МЕСОСКОПСКА И НАНОСКОПСКА СТРУКТУРА
МОЛЕКУЛАРЕН МАГНЕТИЗАМ: МЕСОСКОПСКИ И НАНОСКОПСКИ СТРУКТУРИ
Сите магнети што се користат во моментов се базираат на метални или јонски решетки. Околу две децении, хемичарите започнаа длабински проект со употреба на молекуларни хемиски техники за развој на нови класи на магнети базирани на молекули наместо на метали или оксиди. Идејата зад овој проект е да ве предизвикаме да создадете нови класи на материјали со својства што можат возбудливо да се очекуваат. Продолжението на ова истражување беше успешно развиено кога беше откриено дека органските соединенија можат да се однесуваат како спроводници и суперпроводници како класични неоргански материјали. За неколку години е откриено дека навистина се можни чисто органски магнети, иако критичните температури се уште се многу ниски. Најмногу ветувачки резултати се добиени со употреба на азот, сулфурни органски радикали кои се однесуваат како феромагнети послаби од 35 K. [1]. Од друга страна, со употреба на мешавина од јони на метал на транзиција и органски радикали беше можно да се добие феримагнет на собна температура [2], а слични резултати беа добиени со употреба на деривати на стара пруска сина боја [3].
Надвор од хемискиот предизвик за составување нови структури со употреба на стабилни, умерени градежни блокови како што се органски радикали, факторите сугерираат дека магнетизам:
• можност за фино менување на својствата на материјалите со употреба на флексибилни молекуларни техники;
• Можност да се изгради како книга магнетна молекула со зголемени димензии, која се однесува како молекуларни наномагнети;
• Можност за набавка на мултифункционални материјали.
Пример за последната можност беше неодамна пријавениот Коронадо [4] Тој користеше хибриден пристап, составувајќи заедно неоргански градежни блокови како што се транзициониот оксалат добиен од метал и органски радикали како што е познатиот BEDT-TTF, добро познат на распоредени форма и материјални суперпроводници. Тие добија со електрокристализација соединение со општа формула [BEDT-TTFh [MnCr (оксалатох]]. Структурата ги содржи неорганските слоеви на саќе [MnCr (оксалатох) - одделени со купишта органски радикали, како што е прикажано на Слика 1.
Просечната стапка на молекулите на BEDT-TIF е 0,34. Неорганските се изолациски слој додека органскиот дел е спроводник. Магнетната спојка е доста силна во неорганските слоеви и ова, заедно со фактот дека слабите интеракции се оперативни меѓу слоевите, предизвикаа премин со најголемо феромагнетно однесување под 5,5 K. Затоа, под критичната температура материјалот се однесува како феромагнетски спроводник. Иако системите од овој вид железо се добро познати сами по себе, во молекулата дериватите на магнетните електрони се направени поинаку од електроните, со што се нуди можност за набудување на нови феномени.
Друга важна карактеристика на молекуларните магнети е дека тие се генерално изолатори, затоа се многу потранспарентни на УВ-видливата светлина отколку конвенционалните магнети. Затоа, можно е да се користи светлина за да се предизвикаат магнетни премини. Овој пристап го користеле, на пример, групите Вердагер и Хашимото [5,6]. Сините пруски деривати се сложени цијаниди со општата формула ABC (NC). Кога B = Fe 2+ и C = C0 3+ соединението е дијамагнетно бидејќи и двајцата се во јони со ниска вртење, не-магнетна состојба. Со осветлување на црвена светлина, сето ова е можно да се предизвика трансфер на електрони во кои Fe2 + се менува во низок Fe 3+ spin + со слободен електрон, и CO 3+ во C 0 2+ high spin + со три електрони непар:
Шематски цртеж на индуцираната трансформација на светлината е прикажан на Слика 2 .
Нарачки на материјал како масовно железо под 50 K зрачење. Ако ја извршиме оваа температура подолу, ќе забележиме транзиција на најголемиот дел од магнетната транзиција предизвикана од светлина. Највозбудливата еволуција на молекуларниот магнетизам во последниве години е откритието дека одредени дискретни молекули можат да се однесуваат на ниски температури како мали магнети. [7] Архетипската молекула е:
На кратко Mn12Ac. Структурата на дуодекануклеарниот центар на манган е прикажана на Слика 3.
Предноста на магнетните молекули во однос на другите видови магнетни честички е дека тие се апсолутно монодисперзни и дека, во принцип, тие можат да се разредат и организираат со надмолекуларни хемиски техники. Во моментов се прават многу напори да се изведат магнетни молекули, да се организираат на соодветни потпори, како што се злато или силициум, за да можат да им пристапат индивидуално. Сонот за складирање на информации во една молекула може да стане реалност!
После Mn12, беа откриени и истражени неколку други видови на магнети од една молекула. Откриено е дека овие монг-кластери што содржат осум јони на железо (III) покажуваат осцилации на тунелот во присуство на попречно применето магнетно поле. Ова е потпис на Бери во фазата на магнет, кој за првпат беше пријавен од Сесоли и Вернсдорфер во 1999 година. [8]
Неодамна е откриено дека слични ефекти на бавно опуштање можат да се забележат во единечен димензионален магнет. [9] Соединение што содржи јони C0 2+ редовно наизменично во просторот со органски радикали се однесува како феримагнет. Под 20 K времето на релаксација на магнетизацијата брзо се зголемува со намалување на температурата, со пречка за преориентирање на магнетизацијата повеќе од 150 K. Беше обезбедено полу-квантитативно објаснување со употреба на модел предложен од Глаубер во 1963 година. Ова отвора интересна перспектива., за да се овозможи складирање на информации во сегменти, полимер, кој затоа се однесува како нано магнетна жица.
Конечно, сакам да напоменам дека магнетните молекули се интересни и во случај на антиферомагнетно однесување. Можеби најзначајниот пример е дека кластерот [10] кој содржи јони M0 6+ и 30 Fe 3+, што ја има структурата прикажана на СЛИК 4 .
Јоните од молибден не се магнетни, таквото магнетно однесување е поврзано со интеракции помеѓу јони на железо. Соединението не демонстрираше надолни квантни ефекти врз mK регионите поради големата дегенерација на малите ситуирани состојби поврзани со фрустрација на спин.
Молекуларните магнети отвораат нови можности за набудување на класичните квантни ефекти во мезоскопската материја. Областа штотуку започнува, но може да се очекува голем напредок во следните неколку години. Можните апликации може да се движат од квантни компјутери до нови видови на контрастни средства за магнетна резонанца.
[1] Банистер. A. J.; Bricklebank. Н. Лаванда, јас; Rawson, J. M.; Григориј. C. 1. Танер, Б. К.; Клег, w. Elsegood, M. R. J.; Palacio, F. Angew Chem Int Bd Bng11996, 35, 2533
[2] Милер, S. Е. Е. А. Ј. Анџев Шем Интер Бд Бнглл 994, 33, 385-415.
[3] Ферлеј, С .; Малах, Т. Уахес, Р. Veillet, P.; Verdaguer, M. Nature 1995,378.701-703.
[4] Коронадо, Е. Галан-Маскарос,]. Р. Гомез-Гарсија, Ц.Ј.; Лаукин, г. Природа 2000, 408, 447-449.
[5] Сато, 0 .; лиода, А. ФУџишима, К. Хашимото. К. Наука 1996,272, 704.
[6] Вердагер, М. Блузен, А. Марво, Ј. Ваизерман, Т. Сејлејман. М. Desplanches, c; Скулер, А. Воз, Ц .; Гард, Р. Гели, Г. Ломенек, в. Розенрнан, 1. Y. P.; Картие, в. Негативец, Ф. Коорд. Хемиски Рев. 1999,190-192,1023-1047
[7] Гатески, Д. Сесоли, Р. Анџев. Хемиски Инт. Д-р Engl. 2003,42,268297 . Фридман, Ј. Р Сарачик, М.П. Тејада Ј. Зиоло Р., Физик. Рев. Lett. 1996,76,3830; Томас, Л.; Лионти, Ф. Балу, Р. Гатески, Д. Сесоли Р. Барбара Б., Природа 1996,383, 145.
[8] Вернсдорфер, w; Сесоли, Р. Наука 1999,284, 133-135.
[9] Канески, А. Гатески, Д. Лалиоти, Н. Сангрегорио, Ц.; Сесоли, Р. Вентури, Г. Вмдињи, А. Ректори, А. Пини, М. Г. Новини, М. А. 'Синџири од кобалт (II) -нитронил нитроксид како молекуларен магнетски наноинженер. Хемиски Инт. Bd., 2001, 40,1760-1763.
[10] Мијлер, А. Лубан, М. Шредер, Ц .; ModIer, Р.; Коглерлер, П. Аксенович, М. Шнак, Ј. Канфилд, П. Буд'ко, С .; Харисон, Н. Чемфишем 2001, 2, 517-+.
Овој проект има за цел да го вклучи и наметне нано-размерот електронски транспорт меѓу приоритетните насоки на фундаменталното истражување на национално ниво, во согласност со целите на Советот за одобрување (ENIAC) на Европската технолошка платформа за наноелектроника. Проектот што го предлагаме опфаќа значителен дел од најновите парадигми на мезоскопската физика и аспектите што се адресираат се наоѓаат во програмата FP7 (Нано-науки, нанотехнологии). Проектот е посветен на објаснување на новите резултати во физиката на наносистемите и добивање нови теоретски формулации од областа на нелинеарни и временски зависни транспортни феномени во системите на квантни точки и квантни пумпи. Корелираниот електронски транспорт, квантното пумпање и фотонично предизвиканите феномени на тунелирање во системите на квантни мираз и спиналната динамика кај мезоскопските уреди ќе бидат испитани од теоретска гледна точка.